Acoustics – Aerodynamics – Turbulence – 2AT

  • Acoustique - Aérodynamique - Turbulence
  • Acoustique - Aérodynamique - Turbulence

Chercheurs et enseignants-chercheurs

Jean-Christophe Valière

Responsable d'équipe

Tél: +33 5 49 45 33 59

Chercheur associé :

Post-doctorants :

Doctorants :

(2015->)

(2016->)

(2017->)

(2018->)

Participation à des projets contractuels :

Activités de recherche

 

Les activités de recherche de l'équipe 2at fédère un ensemble de recherches relatives à l’aérodynamique et l’acoustique induite d’écoulements cisaillés, turbulents ou transitionnels, libres ou interagissant avec des parois. Il s’agit principalement ici d’améliorer la compréhension et la modélisation de la dynamique complexe de ces écoulements dans l’objectif de l’amélioration des performances de systèmes industriels et de la réduction des nuisances.

Un large spectre de disciplines complémentaires sont couvertes :

  • mesures expérimentales modernes (optiques TR- PIV, PIV stéréo, multi-capteurs,…) réalisés sur des installations à la fois de type universitaire et lourdes, qui permettent d’aborder les problèmes étudiés sur un large domaine de régime d’écoulements.
  • simulations numériques (simulations directes ou aux grandes échelles, approches URANS et hybrides)
  • stabilité; contrôle
  • outils d’identification de structures turbulentes (décompositions modales, approches conditionnelles, estimations stochastiques)

L’axe est structuré en six principaux thèmes de recherche :

Divers domaines applicatifs sont adressés, en lien très étroit avec l’industrie du secteur aéronautique et aérospatial (Airbus, Snecma, Cnes, …) et du transport terrestre (PSA, Renault, …) : propulsion, jets, tuyères, couches de mélange, écoulements de paroi, décollements, écoulements autour d’obstacle, écoulements de conduite.

Les objectifs scientifiques de l’axe s’appuient sur un nombre important de programmes nationaux (ANR, Fondations, CNRT, GDR, Fédérations de Recherche), européens et internationaux qui témoignent de l’importante activité contractuelle et de l’étendue des coopérations développées.

Les années à venir verront se mettre en place, dans le cadre du 13ème CPER de nouveaux moyens d’essais qui permettront à l’axe d’élargir son éventail d’activité : nouvelle soufflerie anéchoïque sur le site du campus de l’université ; passage de la soufflerie Bruits et Vents en transsonique, modernisation et regroupement des moyens sur le site du futuroscope.
L’axe contribue activement à des réseaux nationaux et internationaux. Il est notamment à l’origine de l’organisation de manifestations scientifiques telle que la série des International Flow Forum on Control (IFFC) qui permet la tenue d’ateliers de travail sur ce thème regroupant typiquement une dizaine de spécialistes sur une période de quelques semaines. Il a récemment organisé le Symposium on Issues and Perspectives in Ground Vehicles Flows au Canadaen 2010, et le TSFP-8 Eighth International Symposium on Turbulence & Shear Flow Phenomena à Poitiers en 2013.
Enfin, l’axe contribue à la diffusion de la connaissance, notamment en coorganisant périodiquement avec l’IUSTI une école d’été internationale sur la turbulence compressible (2005 – 2008 – 2010), des écoles d’hiver sur le contrôle en collaboration avec le Florida State University et des cours au VKI. Il est en outre très impliqué dans le Master Européen sur la Turbulence créé en collaboration avec le LML de Lille.

Permanents :  David Babonneau (DR CNRS05), Sophie Camelio (Pr CNU30), Sophie Rousselet (MdC CNU28), Lionel Simonot (MdC HDR CNU30)

Doctorant :

Contexte et objectifs :

Ce thème concerne l’étude de situations modèles d’écoulements turbulents et le développement des approches numériques et expérimentales associées. L’objectif est l’analyse, l’interprétation physique et la modélisation des mécanismes turbulents et de leur rayonnement acoustique. Au-delà des simulations numériques et des caractérisations expérimentales nécessaires à une description phénoménologique aussi exhaustive que possible, il s’agit d'améliorer les modèles de turbulence et de sources aéroacoustiques inhérentes pour l'étude de régimes représentatifs (Reynolds élevé et géométrie complexe), et proposer des solutions pertinentes aux différents problèmes industriels de prévision et de réduction de nuisances.

 

Différentes approches complémentaires sont développées :

  • Simulation Numérique Directe et calcul acoustique direct (schémas d'ordre élevé,  conditions aux limites évoluées, parallélisation, etc).
  • Hybrides RANS/LES (avec prise en compte d'effets complexes d'interaction paroi-turbulence par relaxation elliptique, flottabilité en régime de convection mixte et naturelle, de Coriolis ou de compressibilité ... )
  • Modèles statistiques de la turbulence (RANS) avancés (avec notamment représentation des effets de blocage de la paroi dans les modèles au second ordre, dynamiques et thermiques, et dans les modèles algébriques explicites)
  • Hybrid Temporal LES (HTLES)
  • Résolution des Equations d'Euler Linéarisées (EEL) et analogies acoustiques.
  • Méthodes des frontières immergées
  • Métrologie fine (TR-PIV, PIV stéréo, multi-capteurs, etc.)
  • Outils d'extraction et d'analyse élaborés (POD, E-POD, LSE, ondelettes, SSA, FTLE, FFF, DMD, etc.)

Structure de la séparation en aval d'un corps profilé à bord arrondi (étude DNS)

Projets en cours :

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Principales publications récentes :

  • ...

Responsable : Peter Jordan

Permanents :

Doctorants :

Contexte et objectifs :

Ce thème vise à développer l’arsenal d’outils nécessaire à l’identification des structures turbulentes et sources aéroacoustiques ainsi que la compréhension de leur couplage. Fidèles à la démarche d’ATAC, on met en œuvre de manière imbriquée des approches à la fois numériques, expérimentales et analytiques pouvant conduire à des modèles physiques, phénoméno-logiques et quantitatifs des mécanismes mis en jeux. On est dans ce contexte amené à traiter de la compréhension de la structuration spatio-temporelle de ces écoulements ainsi que de ses conséquences notamment en termes de bruit. Le rôle d’ISTSA dans ATAC est alors triple :

  • Développer des outils spécifiques permettant l’identification et la modélisation physique d’ordre réduit du caractère organisé des écoulements turbulents :
    • Description de l’organisation du fluide (par exemple POD, POD Galerkin, ...)
    • Estimation de l’état instantané du fluide (par exemple : Estimation Stochastique)
    • Evolution de l’état du fluide (modèles dynamiques par système EDO)
    • Modèles conceptuels (par exemple la notion de paquets d’ondes en aéroacoustique)
  • Prendre en compte dans les approches de couplage bruit rayonné / structure turbulente, la différence de signature énergétique (plusieurs ordres de grandeur) et les phénomènes de propagation, convection (temps décalés) qui y sont liés. Ces spécificités conduisent à utiliser des techniques de filtrage et d’analyse dédiées auxquelles le thème ISTSA s’intéresse tout spécialement.
  • Centraliser et uniformiser les outils ayant pu être développés par ailleurs :
    • Analyse conditionnelle et les techniques de filtrage fréquence-nombre d’onde, développées afin de cerner le squelette acoustique d’un jet
    • Calculs de fonctions de Green adaptées pour la prise en compte d’obstacle dans les problèmes aéroacoustiques
    • Calibration de modèles dynamiques et modélisation stochastique des structures de couche limite turbulente
    • Modélisation conceptuelle par paquets d’ondes des sources aéroacoustiques à partir de données expérimentales et numériques

Filtrage par LSE de structures cohérentes dans un jet à partir du champ acoustique rayonné.

 

Les développements actuels visent à améliorer ces outils et les adapter pour aborder plus directement les besoins différents couvrant la gamme de phénomènes physiques rencontrés et qui sont déclinés dans les autres thèmes d’ATAC :

  • Choix du produit scalaire pour la POD en régime compressible
  • Fonction de Green prenant en compte de la complexité géométrique (présence de paroi)
  • Robustesse, couplage et calibration de systèmes dynamiques / intégration de termes de contrôle et de modèles stochastiques
  • Portage aux écoulements rapides de la PIV résolue en temps, et la mesure multipoint du vecteur d'intensité acoustique.

Projets en cours :

  • ANR chaire d'excellence (contrôle et systèmes dynamiques)
  • JESSICA (analyse numérique et expérimentale des mécanismes du bruit de choc et de l'interaction choc-turbulence)
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